专利名称：四旋翼无人直升机飞行高度与姿态智能控制方法
技术领域：
本发明涉及一种多旋翼无人直升机飞行控制领域，尤其涉及一种四旋翼无人直升机的飞行高度与姿态智能控制方法。
背景技术：
小型四旋翼无人直升机是一种具有六个自由度和四个输入的欠驱动系统，由于采用了四组较小且完全相同的电机与旋翼，与常规的旋翼式飞行器相比，其结构更加紧凑，机械结构更加简单.除了具有体积小、重量轻的飞行平台优势，机动灵活、噪音小、隐蔽性好等优点之外，四旋翼直升机的四个旋翼之间能够互相抵消反扭矩，通过控制旋翼转速就可以实现对姿态和轨迹的控制。因此，小型四旋翼无人直升机非常适用于情报获取、地面战场侦察和监视、近距离空中支持和禁飞巡逻、电子战、通信中继、重大自然灾害之后的搜索与救援，巡逻监视和目标跟踪，缉毒和反走私，高压线、大桥、水坝和地震后路段的检查，航拍和成图等方面。四旋翼无人直升机是典型的非线性欠驱动系统，因此对控制方法的选择要求也更高。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提出了一种四旋翼无人直升机的飞行高度与姿态控制系统智能控制方法，用于解决四旋翼无人直升机的控制问题，具有计算简单、对实时性系统的计算资源要求低、在线学习中的快速自适应能力，能够有效抑制强耦合等非线性因素，提高四旋翼直升机的稳定性和安全性。本发明为了解决上述技术问题采用如下技术方案:四旋翼无人直升机高度与姿态智能控制方法，采用变参数的PID控制构型，根据给定的指定命令和实测数据，通过动态调节权值实现对四旋翼无人直升机的在线自主智能自适应控制，权值模拟大脑情感学习模型中杏仁体节点和眶额皮质节点的权值，通过调节律的设计得到权值的调节步长，调节律的设计模拟了大脑情感学习模型中的杏仁体节点和眶额皮质节点权值的学习律，所述的PID控制构型构造高度通道控制律和三个姿态通道控制律，它们分别是通过如下方法获得:所述的高度通道控制律Ul为:
_6] U1 = WjVz1-Wjizd -Z)+ wz2(Vz2 -Wz2)+ Mv3(i；,-WJl =di其中wzi为常系数，i=l, 2，3 ；z和Zd分别为实际测量高度和期望高度；Vzi和Wzi为权值，i=l，2，3 ;分别模拟大脑情感学习模型中杏仁节点和眶额皮质节点的权值，AVzi和Affzi分别为权值Vzi和Wzi的调节步长，i=l, 2，3 ;调节步长由它们的调节律计算得到，调节律的设计模拟了大脑情感学习模型中的杏仁节点和眶额皮质节点权值的学习律，针对该实际问题，调节律设计为:
权利要求
1.四旋翼无人直升机高度与姿态智能控制方法，采用变参数的PID控制构型，根据给定的指定命令和实测数据，通过动态调节权值实现对四旋翼无人直升机的在线自主智能自适应控制，其特征在于:权值模拟大脑情感学习模型中杏仁体节点和眶额皮质节点的权值，通过调节律的设计得到权值的调节步长，调节律的设计模拟了大脑情感学习模型中的杏仁体节点和眶额皮质节点权值的学习律，所述的PID控制构型构造高度通道控制律和三个姿态通道控制律，它们分别是通过如下方法获得:所述的高度通道控制律U1为:
全文摘要
本发明涉及一种四旋翼无人直升机高度与姿态智能控制方法，该方法是一种基于大脑情感学习模型的控制方法，采用变参数的PID控制构型，根据给定的指定命令和实测数据，通过动态调节权值实现对四旋翼无人直升机的在线自主智能自适应控制。权值模拟大脑情感学习模型中杏仁体节点和眶额皮质节点的权值，通过调节律的设计得到权值的调节步长。本发明提供的控制方法计算简单、对实时性系统的计算资源要求低，具有在线学习中的快速自适应能力，能够满足四旋翼无人直升机非线性系统的实时控制要求。
文档编号G05D1/10GK103197683SQ20131013585
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月18日 优先权日2013年4月18日
发明者陈琦, 甄子洋, 鲁启东, 王新华, 浦黄忠, 王硕, 郑峰婴 申请人:南京航空航天大学